GC-7800气相色谱仪的故障分析及应用

时间：2024-07-28

马慧颖

（大同煤矿集团有限责任公司煤峪口矿，山西大同 037041）

1 引言

气相色谱是一种分离技术，能够通过分离检测井下气体中各类成分的准确含量。矿井发生火灾的初期、中期，风流中的气体成分都是不同的，所以，可以利用气相色谱分析井下气体成分从而判断是否处在事故早发时期，及时采取控制措施。气相色谱仪可以通过抽样检测井下风流中的气体，得到各类气体成分浓度，判断是否超出规定的范围。

大同煤矿集团公司煤峪口矿通风路线较长，系统较为复杂。在生产中，时有CO超限现象发生，通风化验室利用气相色谱进行实时检查，通风化验工每天需要检测气样五十多个，能够比较准确地掌握井下动态，当发生火灾事故时，也能够为灭火决策提供一手资料，做好安全工作第一道防线。煤峪口矿主要使用安捷伦GC490型分析仪检测矿井气样，但是该仪器已经使用了多年，现在检测精度较低，误差较大，已经无法精确检测气体浓度。因此，煤峪口矿通风区化验室安装了新的GC-7800型气相色谱仪。

2 GC-7800气相色谱仪

2.1 气相色谱法原理

由于不同物质具有不同的特性，当其做相对运动时，这些不同的物质会因为特性不同产生的微小差异而出现分离效果。气相色谱法就是根据这一原理，将气体样本送入仪器后，有额定流速载气把气样代入色谱柱检定器，样品分子会在检定器中进行分配，由于气样中各类气体的性质不一样，在分配时就会出现分离现象，运动速度会不同，一段时间后各气体就会按照不同速度从色谱柱中流出，对应的检定器通过记录信号并分析结果进行计算，这样就可以得到不同气体成分的含量。

2.2 GC-7800气相色谱仪

气相色谱仪就是根据气相色谱法的基本原理设计出来的专业气体分析仪器，一般是通过高压钢瓶作为载气，调节载气流速、色谱柱和检定器温度到额定值，然后把气样送入进行分离，分离后的成分流出至检定器，并在记录设备上显示电信号转化而成的色谱图。最后通过计算得到气体组成成分。通常，煤矿井下风流中气体成分比较复杂，GC-7800气相色谱仪可以对一氧化碳、乙烯、乙炔等气体进行准确检测。煤峪口矿所用GC-7800气相色谱仪主要参数如表1所示，外观如图1所示。

表1 GC-7800气相色谱仪主要参数

图1 GC-7800气相色谱仪外观示意图

GC-7800气相色谱仪的主要组成部分包括气路控制系统、进气系统、色谱柱以及检测系统等。（1）气路控制系统的功能主要是提供必要的燃气、辅助气体以及稳定的监测载气，因此会对测量的准确度、灵敏度以及可靠性产生直接影响。（2）进气系统则是将气样送入色谱柱中。（3）色谱柱是分离气样组成成分的部位，是对气样成分进行分析的核心。（4）检测系统是转化电信号并进行记录和分析的主要部件。

3 GC-7800气相色谱仪故障分析

GC-7800气相色谱仪投入使用以来，出现过一些故障。下面就对出现的故障类型及原因进行分析。

3.1 色谱峰故障

2017年3月，GC-7800气相色谱仪在使用中出现了分离后的气样进入检测系统后，色谱峰与信号没有显示，无法计算具体成分含量。这一故障的发生影响了整个检测过程，浪费了样品。

对待这一类故障，故障排除方案应按以下步骤进行：（1）检查注射器有没有堵塞，如果注射器存在堵塞现象，气样和载气送入量无法达到检测最低值，这样就不会显示色谱峰和信号。解决方案是更换或者清洗注射器，确保通畅。（2）检查气化室有没有老化，色谱柱的密封圈有没有出现老化或者漏气等情况。解决方案是更换密封圈。（3）检查氢火焰检测器有没有故障。通过观察火焰的颜色等来判断火焰检测器的状态。

煤峪口矿色谱仪出现的这次故障，经过检查发现是注射器堵塞，清洗注射器之后，故障解决。

3.2 基线波动故障

2017年5月，GC-7800气相色谱仪在使用中出现了基线不稳定的问题。经过检查发现，色谱仪加热丝出现了变形，导致色谱仪内电场不均匀，因此基线就会波动。技术人员对加热丝采取了压平处理，确保加热丝平面平行于吸收极平面，故障解决。

因此，在仪器使用中，应该注意控制好点火时间，避免加热丝加热时间太长而老化变形。

3.3 峰值缺失故障

2017年10月，GC-7800气相色谱仪在使用中出现了峰值缺失，影响了测量的精度。由于峰值缺失故障通常是由于气路系统出现问题导致的，因此，技术人员对气路系统进行了检查。（1）检查气路系统是否存在污染硅胶，分子筛等零部件是否损坏，以及线路连接是否接触良好。（2）把点火装置取出，直接进行点火测试，观察喷火嘴是否存在冷凝问题。

由于环境影响点火装置出现问题。因此，打开恒温机对仪器预热，之后仪器正常使用。

3.4 峰形不规则故障

2018年4月，GC-7800气相色谱仪在使用中出现了峰形不规则的问题。造成这个故障的主要原因是气化室受到污染，影响了测量的准确度。这时可以先降低气样的进气量，加大载气量，以此对气化室进行清洁，之后再将进气量恢复，故障解决。

3.5 其他故障

GC-7800气相色谱仪在使用中偶尔还出现点火失败等状况，如果遇到这一问题就要对整个点火线圈进行检查，可以通过仪器外点火判断是否为线圈故障。如果可以正常点火，再检查气路和装置温度。

4 GC-7800气相色谱仪在煤峪口矿的应用

GC-7800型气相色谱仪于2017年1月份正式投入运行，虽然出现了几次故障，但都及时解决了，总体运行平稳，气体检测准确率较高，大大提高了矿井气体检测的准确率。为煤峪口矿通风系统的调控提供了准确的数据，为煤矿安全生产提供了有力保障。与同类型产品相比，在满足功能需求时，该仪器费用较低，节约了设备成本。同时，提高了工作效率，可以节省一定的人工费用，具有一定的经济效益。